<!DOCTYPE html><html lang="zh-CN" data-theme="light"><head><meta charset="UTF-8"><meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0,viewport-fit=cover"><title>Apache Ignite 分布式事务原理 | flyingzc's blog</title><meta name="author" content="flyingzc"><meta name="copyright" content="flyingzc"><meta name="format-detection" content="telephone=no"><meta name="theme-color" content="#ffffff"><meta name="description" content="Apache Ignite 分布式事务原理Apache Ignite 是一个高性能、集成化和分布式的内存计算平台，支持在大数据量场景下进行 SQL 查询、计算和事务处理。在本文中，我们将深入探讨 Apache Ignite 中分布式事务的实现原理。 使用示例首先，让我们通过一个简单的示例来了解如何在 Ignite 中使用事务： 12345678910111213141516171819202122">
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<meta property="og:description" content="Apache Ignite 分布式事务原理Apache Ignite 是一个高性能、集成化和分布式的内存计算平台，支持在大数据量场景下进行 SQL 查询、计算和事务处理。在本文中，我们将深入探讨 Apache Ignite 中分布式事务的实现原理。 使用示例首先，让我们通过一个简单的示例来了解如何在 Ignite 中使用事务： 12345678910111213141516171819202122">
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<h2 id="使用示例"><a href="#使用示例" class="headerlink" title="使用示例"></a>使用示例</h2><p>首先，让我们通过一个简单的示例来了解如何在 Ignite 中使用事务：</p>
<figure class="highlight java"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br><span class="line">4</span><br><span class="line">5</span><br><span class="line">6</span><br><span class="line">7</span><br><span class="line">8</span><br><span class="line">9</span><br><span class="line">10</span><br><span class="line">11</span><br><span class="line">12</span><br><span class="line">13</span><br><span class="line">14</span><br><span class="line">15</span><br><span class="line">16</span><br><span class="line">17</span><br><span class="line">18</span><br><span class="line">19</span><br><span class="line">20</span><br><span class="line">21</span><br><span class="line">22</span><br></pre></td><td class="code"><pre><code class="hljs java"><span class="hljs-comment">// 启动 ignite</span><br><span class="hljs-keyword">try</span> (<span class="hljs-type">Ignite</span> <span class="hljs-variable">ignite</span> <span class="hljs-operator">=</span> Ignition.start(<span class="hljs-string">&quot;examples/config/example-ignite.xml&quot;</span>)) &#123;<br>    <span class="hljs-comment">// 配置</span><br>    CacheConfiguration&lt;Integer, Account&gt; cfg = <span class="hljs-keyword">new</span> <span class="hljs-title class_">CacheConfiguration</span>&lt;&gt;(CACHE_NAME);<br>    cfg.setAtomicityMode(CacheAtomicityMode.TRANSACTIONAL);<br>    <span class="hljs-comment">// 创建缓存</span><br>    <span class="hljs-keyword">try</span> (IgniteCache&lt;Integer, Account&gt; cache = ignite.getOrCreateCache(cfg)) &#123;<br>        <span class="hljs-comment">// 初始化缓存</span><br>        cache.put(<span class="hljs-number">1</span>, <span class="hljs-keyword">new</span> <span class="hljs-title class_">Account</span>(<span class="hljs-number">1</span>, <span class="hljs-number">100</span>));<br>        <span class="hljs-comment">// 开启事务</span><br>        <span class="hljs-keyword">try</span> (<span class="hljs-type">Transaction</span> <span class="hljs-variable">tx</span> <span class="hljs-operator">=</span> Ignition.ignite().transactions().txStart(PESSIMISTIC, REPEATABLE_READ)) &#123;<br>            <span class="hljs-type">Account</span> <span class="hljs-variable">acct</span> <span class="hljs-operator">=</span> cache.get(acctId);<br>            <span class="hljs-keyword">assert</span> acct != <span class="hljs-literal">null</span>;<br>            <span class="hljs-comment">// Deposit into account.</span><br>            acct.update(amount);<br>            <span class="hljs-comment">// Store updated account in cache.</span><br>            cache.put(acctId, acct);<br>            <span class="hljs-comment">// 提交事务</span><br>            tx.commit();<br>        &#125;<br>    &#125;<br>&#125;<br></code></pre></td></tr></table></figure>

<h2 id="两阶段提交协议"><a href="#两阶段提交协议" class="headerlink" title="两阶段提交协议"></a>两阶段提交协议</h2><p>Ignite 中的事务基于经典的两阶段提交（2PC）协议实现，确保跨多个节点和缓存的原子性。</p>
<p>两阶段提交协议包括以下两个阶段：</p>
<ol>
<li><strong>准备阶段（Prepare Phase）</strong>：事务协调器向所有参与者发送准备请求，参与者执行事务但不提交，然后向协调器报告是否准备好提交事务。</li>
<li><strong>提交阶段（Commit Phase）</strong>：如果所有参与者都准备好，协调器发送提交请求，所有参与者正式提交事务；如果有任何一个参与者未准备好，协调器发送回滚请求。</li>
</ol>
<p>这种机制确保了分布式事务的一致性，即使在节点故障的情况下也能维持数据完整性。<br><img src="/images/img-20250918083627.png" alt="prepare phase"><br>prepare 阶段<br>客户端发送一个准备消息（1 Prepare）给事务涉及的所有主节点<br>主节点获得所有的锁（取决于事务为悲观还是乐观），然后转发准备消息（2 Prepare）给所有的备节点<br>每个节点会给客户端一个确认（3 ACK, 4 ACK），即所有的锁已经成功获得然后事务准备提交。</p>
<p><img src="/images/img-20250918083648.png" alt="commit phase"><br>commit 阶段<br>客户端发送提交消息（5 Commit）给事务涉及的所有主节点；<br>主节点提交事务并且转发提交消息（6 Commit）给所有的备节点，然后备节点提交事务；<br>每个节点返回事务提交成功的确认消息给客户端（7 ACK, 8 ACK）。</p>
<h2 id="并发模型和隔离级别"><a href="#并发模型和隔离级别" class="headerlink" title="并发模型和隔离级别"></a>并发模型和隔离级别</h2><p>事务确保系统从一个一致状态切换到另一个一致状态。在分布式环境中，Ignite 提供了多种并发控制机制和隔离级别。</p>
<h3 id="锁机制"><a href="#锁机制" class="headerlink" title="锁机制"></a>锁机制</h3><p>事务依赖于锁机制，锁可以在第一次操作数据时（悲观锁）获得，也可以在事务结束提交之前（乐观锁）获得。</p>
<h3 id="悲观并发模型"><a href="#悲观并发模型" class="headerlink" title="悲观并发模型"></a>悲观并发模型</h3><p>悲观并发模型假设会发生冲突，因此在第一次操作数据时就锁定即将要读、写或者修改的所有数据。这种模型适用于高争用场景，可以避免事务冲突导致的回滚。</p>
<p>Ignite 支持以下悲观并发模型的隔离级别：</p>
<h4 id="读已提交（READ-COMMITTED）"><a href="#读已提交（READ-COMMITTED）" class="headerlink" title="读已提交（READ_COMMITTED）"></a>读已提交（READ_COMMITTED）</h4><p>在该级别下：</p>
<ul>
<li>锁是在写操作对数据进行任何改变之前获得的，比如 put() 或者 putAll()</li>
<li>对于读操作不会获得锁，比如 get() 或者 getAll()</li>
</ul>
<h4 id="可重复读（REPEATABLE-READ）"><a href="#可重复读（REPEATABLE-READ）" class="headerlink" title="可重复读（REPEATABLE_READ）"></a>可重复读（REPEATABLE_READ）</h4><p>在该隔离级别下，读写操作都需要获得锁，确保在事务执行期间，同一数据的多次读取结果一致。</p>
<h4 id="序列化（SERIALIZABLE）"><a href="#序列化（SERIALIZABLE）" class="headerlink" title="序列化（SERIALIZABLE）"></a>序列化（SERIALIZABLE）</h4><p>最高的隔离级别，同样要求读写操作都获得锁，确保事务串行执行，完全避免并发问题。</p>
<h3 id="乐观并发模型"><a href="#乐观并发模型" class="headerlink" title="乐观并发模型"></a>乐观并发模型</h3><p>与悲观并发模型相反，乐观并发模型假设冲突很少发生，因此延迟了锁的获取，直到事务提交时才检查冲突。这种模型更适合于资源争用较少的应用场景。</p>
<p>乐观并发模型支持与悲观模型相同的隔离级别：</p>
<ul>
<li>读已提交</li>
<li>可重复读</li>
<li>序列化</li>
</ul>
<h2 id="故障和恢复"><a href="#故障和恢复" class="headerlink" title="故障和恢复"></a>故障和恢复</h2><p>在分布式环境中，节点故障是不可避免的。Ignite 设计了完善的故障恢复机制来处理各种故障场景。</p>
<p>分布式集群由事务协调器、主节点和备份节点组成。按照严重程度递增的顺序，可能的故障类型包括：</p>
<h3 id="备份节点故障"><a href="#备份节点故障" class="headerlink" title="备份节点故障"></a>备份节点故障</h3><p>在二阶段提交协议中，有准备和提交阶段。不管是哪个阶段，如果备份节点故障，对 Ignite 都不会产生影响，因为事务会继续在集群中剩余的主备节点上执行。</p>
<p>在所有的活动事务（包括这一个）结束之后，Ignite 会因为节点故障而更新网络拓扑版本，然后选择一个或者多个节点来持有之前故障节点持有的数据。Ignite 会在后台启动再平衡过程来满足所需的数据复制级别。</p>
<h3 id="主节点故障"><a href="#主节点故障" class="headerlink" title="主节点故障"></a>主节点故障</h3><p>主节点故障的影响取决于故障发生的时间：</p>
<h4 id="如果故障发生在准备阶段"><a href="#如果故障发生在准备阶段" class="headerlink" title="如果故障发生在准备阶段"></a>如果故障发生在准备阶段</h4><p>事务协调器会抛出一个异常，应用需要决定如何处理这个异常以及下一步怎么做，比如是重启事务或其他的异常处理。</p>
<h4 id="如果故障发生在提交阶段"><a href="#如果故障发生在提交阶段" class="headerlink" title="如果故障发生在提交阶段"></a>如果故障发生在提交阶段</h4><p>事务协调器会等待来自某个备份节点的特定消息（4 ACK）。当备份节点检测到故障时，它会通知事务协调器事务已经成功提交。这时，因为有备份所以数据没有丢失，并且也不影响应用对数据的访问和使用。</p>
<p>事务协调器完成事务之后，因为主节点故障所以 Ignite 会进行集群的再平衡，它会选举一个新的主节点替代故障的主节点。</p>
<h3 id="事务协调器故障"><a href="#事务协调器故障" class="headerlink" title="事务协调器故障"></a>事务协调器故障</h3><p>此时主节点和备份节点只能感知到本地的事务状态，无法知道全局的事务状态。只有部分节点会收到提交消息而其他的收不到。</p>
<p>这个故障场景的解决方案是，节点间互相交换它们的本地事务状态，这样他们就知道了全局事务状态。这时，Ignite 会发起一个恢复协议来处理这种情况，流程比较复杂。</p>
<h2 id="Ignite-持久化层中的事务处理"><a href="#Ignite-持久化层中的事务处理" class="headerlink" title="Ignite 持久化层中的事务处理"></a>Ignite 持久化层中的事务处理</h2><p>Ignite 提供了原生持久化功能，可以将数据存储在磁盘上，同时保持内存级的性能。</p>
<h3 id="预写日志（WAL）"><a href="#预写日志（WAL）" class="headerlink" title="预写日志（WAL）"></a>预写日志（WAL）</h3><p>开启 Ignite 持久化之后，对于节点上的每个分区，Ignite 会维护一个专用的分区文件。当内存中的数据更新之后，更新不是直接写入对应的分区文件的，而是附加到预写日志（WAL）的末尾。</p>
<p>使用 WAL 与直接更新相比，会有一个显著地性能提升，此外，WAL 在集群或者节点故障时，还提供了一个恢复机制。</p>
<p>WAL 被拆分为若干个文件，叫做段。这些段是按照顺序填充的。默认会创建 10 个段，但是这个数值是可配置的。这些段文件的使用方式是，当第一个段满了之后，它会被复制到 WAL 归档文件，该文件会保持一段可配置的时间，在数据从第一个段复制到归档文件的过程中，第二个段就会处于激活状态，对于每个段文件，这个过程会循环执行。</p>
<p>每个更新首先都会被添加到 WAL，每个更新都会通过缓存 ID 和条目键唯一标识，因此，当故障或者重启时，集群总是能恢复到最近的成功提交的事务或者原子更新。</p>
<h2 id="总结"><a href="#总结" class="headerlink" title="总结"></a>总结</h2><p>Apache Ignite 的分布式事务实现基于成熟的两阶段提交协议，并提供了丰富的并发控制机制和故障恢复能力。通过悲观和乐观并发模型、多种隔离级别以及完善的持久化支持，Ignite 能够在保证数据一致性的同时，提供高性能的分布式事务处理能力。</p>
<p>无论是处理简单的键值操作还是复杂的跨多个缓存的事务，Ignite 都能提供可靠的支持，并在节点故障时保证数据的完整性和可用性。</p>
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</article><div class="post-copyright"><div class="post-copyright__author"><span class="post-copyright-meta"><i class="fas fa-circle-user fa-fw"></i>文章作者: </span><span class="post-copyright-info"><a href="https://flyingzc.github.io">flyingzc</a></span></div><div class="post-copyright__type"><span class="post-copyright-meta"><i class="fas fa-square-arrow-up-right fa-fw"></i>文章链接: </span><span class="post-copyright-info"><a href="https://flyingzc.github.io/articles/ignite/ignite02-transaction.html">https://flyingzc.github.io/articles/ignite/ignite02-transaction.html</a></span></div><div class="post-copyright__notice"><span class="post-copyright-meta"><i class="fas fa-circle-exclamation fa-fw"></i>版权声明: </span><span class="post-copyright-info">本博客所有文章除特别声明外，均采用 <a href="https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/" target="_blank">CC BY-NC-SA 4.0</a> 许可协议。转载请注明来源 <a href="https://flyingzc.github.io" target="_blank">flyingzc's blog</a>！</span></div></div><div class="tag_share"><div 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ENABLED    加载恢复模块，module包括:    1.com.arjuna.ats.internal.arjuna.recovery.AtomicActionRecoveryModule   ...</div></div></div></a><a class="pagination-related" href="/articles/narayana/narayana03-begin.html" title="Narayana 事务 begin 流程"><div class="cover" style="background: var(--default-bg-color)"></div><div class="info text-center"><div class="info-1"><div class="info-item-1"><i class="far fa-calendar-alt fa-fw"></i> 2023-12-08</div><div class="info-item-2">Narayana 事务 begin 流程</div></div><div class="info-2"><div class="info-item-1">Narayana 事务 begin 流程整体流程12345检查事务状态获取超时时间创建事务对象    事务对象设置到 ThreadLocal 中,和当前线程绑定    插入事务测超时时间监控  使用 API123TransactionManager transactionManager = jtaPropertyManager.getJTAEnvironmentBean().getTransactionManager();// 开启全局事务transactionManager.begin();  调用链路123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869internal.jta.transaction.arjunacore.BaseTransaction#begin开启事务   ...</div></div></div></a></div></div></div><div class="aside-content" id="aside-content"><div class="card-widget card-info text-center"><div class="avatar-img"><img src="/images/zc-icon.jpeg" onerror="this.onerror=null;this.src='/img/friend_404.gif'" alt="avatar"/></div><div class="author-info-name">flyingzc</div><div class="author-info-description">不积跬步无以至千里<br/>不积小流无以成江海</div><div class="site-data"><a href="/archives/"><div class="headline">文章</div><div class="length-num">84</div></a><a href="/tags/"><div class="headline">标签</div><div class="length-num">36</div></a><a href="/categories/"><div class="headline">分类</div><div class="length-num">29</div></a></div><a id="card-info-btn" target="_blank" rel="noopener" href="https://github.com/FlyingZC"><i class="fab fa-github"></i><span>Follow Me</span></a><div class="card-info-social-icons"><a class="social-icon" href="https://github.com/FlyingZC" target="_blank" title="Github"><i class="fab fa-github" style="color: 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class="toc-text">读已提交（READ_COMMITTED）</span></a></li><li class="toc-item toc-level-4"><a class="toc-link" href="#%E5%8F%AF%E9%87%8D%E5%A4%8D%E8%AF%BB%EF%BC%88REPEATABLE-READ%EF%BC%89"><span class="toc-number">1.3.2.2.</span> <span class="toc-text">可重复读（REPEATABLE_READ）</span></a></li><li class="toc-item toc-level-4"><a class="toc-link" href="#%E5%BA%8F%E5%88%97%E5%8C%96%EF%BC%88SERIALIZABLE%EF%BC%89"><span class="toc-number">1.3.2.3.</span> <span class="toc-text">序列化（SERIALIZABLE）</span></a></li></ol></li><li class="toc-item toc-level-3"><a class="toc-link" href="#%E4%B9%90%E8%A7%82%E5%B9%B6%E5%8F%91%E6%A8%A1%E5%9E%8B"><span class="toc-number">1.3.3.</span> <span class="toc-text">乐观并发模型</span></a></li></ol></li><li class="toc-item toc-level-2"><a class="toc-link" href="#%E6%95%85%E9%9A%9C%E5%92%8C%E6%81%A2%E5%A4%8D"><span class="toc-number">1.4.</span> <span class="toc-text">故障和恢复</span></a><ol class="toc-child"><li class="toc-item toc-level-3"><a class="toc-link" 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